加固红土的等效压力

1.等效压力的概念

试验结果表明，路邦土壤强固剂加固红土，可以提高红土的抗剪强度，减小剪切变形，其加固机理可以借用Yang［67］提出的等效压力的概念来解释。

在直剪试验中，所谓等效压力，就是指加入路邦土壤强固剂前后的试样，在相同垂直压力下，加入路邦土壤强固剂后试样的剪应力－剪位移关系曲线比加入路邦土壤强固剂前高，破坏剪应力增大，因而抗剪强度增大。加入路邦土壤强固剂引起加固红土抗剪强度增大的效果，相当于提高了作用于不加入路邦土壤强固剂红土的垂直压力，即不加路邦土壤强固剂的红土在垂直压力p＋pd作用下的抗剪强度等效于加入路邦土壤强固剂的红土在垂直压力p作用下的抗剪强度。提高的垂直压力pd就称为等效垂直压力，由等效垂直压力引起的那部分增加的破坏剪应力就称为等效破坏剪应力τd，实际上就是等效抗剪强度，等效垂直压力和等效破坏剪应力统称为等效压力。由等效垂直压力引起的那部分减小的破坏剪位移就称为等效破坏剪位移λd。

2.等效压力的计算

等效抗剪强度τd、等效垂直压力pd可以根据加入路邦土壤强固剂前后红土的抗剪强度τf来计算，等效破坏剪位移λd可以根据加入土壤强固剂前红土的破坏剪位移λfb和等效垂直压力pd来计算。一般认为等效垂直压力均匀分布在整个试样的横截面上。

等效抗剪强度等于加入路邦土壤强固剂前后加固红土的抗剪强度之差：

这里，等效抗剪强度的表达式（3－11）与胶结强度的表达式（3－1）在形式上一致。但需注意的是，等效抗剪强度是以A1（红土＋石灰）、A4（红土＋石灰＋粉煤灰）作为参照，加入液态路邦土壤强固剂后的土才是加固红土，即只有A5、A6，以加入路邦土壤强固剂后红土（A5、A6）的抗剪强度与加入路邦土壤强固剂前红土（A1、A4）的抗剪强度之差来计算。而胶结强度是以素红土A0为参照，加入石灰、粉煤灰、路邦土壤强固剂后的土都是加固红土，包括A1、A2、A3、A4、A5、A6，以加固红土的抗剪强度与素红土（A0）的抗剪强度之差来计算。

加固红土的等效垂直压力根据加入路邦土壤强固剂前的垂直压力、抗剪强度以及加入路邦土壤强固剂后的等效抗剪强度来计算：

加固红土的等效破坏剪位移根据加入路邦土壤强固剂前的垂直压力、与抗剪强度对应的破坏剪位移以及加入路邦土壤强固剂后的等效垂直压力来计算：

图3－17给出了路邦土壤强固剂加固红土的等效垂直压力、等效抗剪强度（等效破坏剪应变）与垂直压力的关系，图3－18给出了加固红土的等效破坏剪位移与垂直压力的关系。

图3－17表明：图（a）和图（b）中曲线都呈上升趋势，随垂直压力增大，路邦土壤强固剂加固红土的等效垂直压力和等效抗剪强度增大，B样的等效垂直压力曲线和等效抗剪强度曲线的位置都高于A样的，说明B样红土的等效垂直压力和等效抗剪强度都大于A样的。就加权平均值比较，在100～400kPa垂直压力下，B样的等效垂直压力为59.6kPa，大于A样的等效垂直压力56.8kPa；B样的等效抗剪强度为41.0kPa，大于A样的等效抗剪强度36.3kPa。说明B样对抗剪强度的加固效果好于A样。

图3－17　加固红土的等效垂直压力、等效抗剪强度与垂直压力的关系

图3－18　加固红土的等效破坏剪位移与垂直压力的关系

图3－18表明：A、B样的破坏剪位移曲线都存在极小值，但随垂直压力增大，路邦土壤强固剂加固红土的等效破坏剪位移呈上升趋势，A样的曲线位置高于B样的。就加权平均值比较，在100～400kPa垂直压力下，B样的等效破坏剪位移为0.481mm，小于A样的等效破坏剪位移0.677mm。说明B样对破坏剪位移的加固效果好于A样，这与抗剪强度的加固效果对应。

3.等效抗剪强度指标

由等效垂直压力pd提高的抗剪强度指标称为等效抗剪强度指标，分别用cd，φd表示，可根据等效库仑定律确定：

路邦土壤强固剂加固土体的实质就是增强了土体颗粒之间的联结力和摩擦力，相当于提高了作用于试样的垂直压力，相应地也就提高了破坏剪应力，减小了破坏剪位移，因而提高了土体的抗剪强度，限制了剪切变形。